package org.yenn.pattern.aliyun.creational.singleton;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.Test;

/**
 * 经验之谈：一般情况下，不建议使用第 1 种和第 2 种懒汉方式，建议使用第 3 种饿汉方式。
 * 只有在要明确实现 lazy loading 效果时，才会使用第 5 种登记方式。
 * 如果涉及到反序列化创建对象时，可以尝试使用第 6 种枚举方式。如果有其他特殊的需求，可以考虑使用第 4 种双检锁方式。
 * 步骤 2
 * 从 singleton 类获取唯一的对象。
 */
@Slf4j
public class SingletonPatternDemo {
    /**
     * 步骤 3
     * 验证输出。
     *
     * Hello World!
     */
    @Test
    public void getInstance() {

        //不合法的构造函数
        //编译时错误：构造函数 SingleObject() 是不可见的
        //SingleObject object = new SingleObject();

        //获取唯一可用的对象
        SingleObject object = SingleObject.getInstance();

        //显示消息
        object.showMessage();
    }

    /**
     * 1、懒汉式，线程不安全
     * 是否 Lazy 初始化：是
     *
     * 是否多线程安全：否
     *
     * 实现难度：易
     *
     * 描述：这种方式是最基本的实现方式，这种实现最大的问题就是不支持多线程。因为没有加锁 synchronized，所以严格意义上它并不算单例模式。
     * 这种方式 lazy loading 很明显，不要求线程安全，在多线程不能正常工作。
     */
    @Test
    public void test1(){
        //获取唯一可用的对象
         Thread thread1 = new Thread(() -> {
            Singleton1 object1 = Singleton1.getInstance();
            log.info("{}",object1);
        },"thread_1");
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            Singleton1 object1 = Singleton1.getInstance();
            log.info("{}",object1);
        },"thread_2");

        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            Thread.sleep(1000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 2、懒汉式，线程安全
     * 是否 Lazy 初始化：是
     *
     * 是否多线程安全：是
     *
     * 实现难度：易
     *
     * 描述：这种方式具备很好的 lazy loading，能够在多线程中很好的工作，但是，效率很低，99% 情况下不需要同步。
     * 优点：第一次调用才初始化，避免内存浪费。
     * 缺点：必须加锁 synchronized 才能保证单例，但加锁会影响效率。
     * getInstance() 的性能对应用程序不是很关键（该方法使用不太频繁）。
     */
    @Test
    public void test2(){
        //获取唯一可用的对象
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            Singleton2 object1 = Singleton2.getInstance();
            log.info("{}",object1);
        },"thread_1");
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            Singleton2 object1 = Singleton2.getInstance();
            log.info("{}",object1);
        },"thread_2");

        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            Thread.sleep(1000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 3、饿汉式
     * 是否 Lazy 初始化：否
     *
     * 是否多线程安全：是
     *
     * 实现难度：易
     *
     * 描述：这种方式比较常用，但容易产生垃圾对象。
     * 优点：没有加锁，执行效率会提高。
     * 缺点：类加载时就初始化，浪费内存。
     * 它基于 classloder 机制避免了多线程的同步问题，不过，instance 在类装载时就实例化，虽然导致类装载的原因有很多种，在单例模式中大多数都是调用 getInstance 方法， 但是也不能确定有其他的方式（或者其他的静态方法）导致类装载，这时候初始化 instance 显然没有达到 lazy loading 的效果。
     */
    @Test
    public void test3(){
        //获取唯一可用的对象
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            Singleton3 object1 = Singleton3.getInstance();
            log.info("{}",object1);
        },"thread_1");
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            Singleton3 object1 = Singleton3.getInstance();
            log.info("{}",object1);
        },"thread_2");

        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            Thread.sleep(1000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 4、双检锁/双重校验锁（DCL，即 double-checked locking）
     * JDK 版本：JDK1.5 起
     *
     * 是否 Lazy 初始化：是
     *
     * 是否多线程安全：是
     *
     * 实现难度：较复杂
     *
     * 描述：这种方式采用双锁机制，安全且在多线程情况下能保持高性能。
     * getInstance() 的性能对应用程序很关键。
     */
    @Test
    public void test4(){
        //获取唯一可用的对象
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            Singleton4 object1 = Singleton4.getSingleton();
            log.info("{}",object1);
        },"thread_1");
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            Singleton4 object1 = Singleton4.getSingleton();
            log.info("{}",object1);
        },"thread_2");

        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            Thread.sleep(1000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 5、登记式/静态内部类
     * 是否 Lazy 初始化：是
     *
     * 是否多线程安全：是
     *
     * 实现难度：一般
     *
     * 描述：这种方式能达到双检锁方式一样的功效，但实现更简单。对静态域使用延迟初始化，应使用这种方式而不是双检锁方式。这种方式只适用于静态域的情况，双检锁方式可在实例域需要延迟初始化时使用。
     * 这种方式同样利用了 classloder 机制来保证初始化 instance 时只有一个线程，它跟第 3 种方式不同的是：
     * 第 3 种方式只要 Singleton 类被装载了，那么 instance 就会被实例化（没有达到 lazy loading 效果），
     * 而这种方式是 Singleton 类被装载了，instance 不一定被初始化。因为 SingletonHolder 类没有被主动使用，
     * 只有显示通过调用 getInstance 方法时，才会显示装载 SingletonHolder 类，从而实例化 instance。
     * 想象一下，如果实例化 instance 很消耗资源，所以想让它延迟加载，
     * 另外一方面，又不希望在 Singleton 类加载时就实例化，
     * 因为不能确保 Singleton 类还可能在其他的地方被主动使用从而被加载，
     * 那么这个时候实例化 instance 显然是不合适的。这个时候，这种方式相比第 3 种方式就显得很合理。
     */
    @Test
    public void test5(){
        //获取唯一可用的对象
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            Singleton5 object1 = Singleton5.getInstance();
            log.info("{}",object1);
        },"thread_1");
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            Singleton5 object1 = Singleton5.getInstance();
            log.info("{}",object1);
        },"thread_2");

        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            Thread.sleep(1000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 6、枚举
     * JDK 版本：JDK1.5 起
     *
     * 是否 Lazy 初始化：否
     *
     * 是否多线程安全：是
     *
     * 实现难度：易
     *
     * 描述：这种实现方式还没有被广泛采用，但这是实现单例模式的最佳方法。它更简洁，自动支持序列化机制，绝对防止多次实例化。
     * 这种方式是 Effective Java 作者 Josh Bloch 提倡的方式，它不仅能避免多线程同步问题，而且还自动支持序列化机制，防止反序列化重新创建新的对象，绝对防止多次实例化。不过，由于 JDK1.5 之后才加入 enum 特性，用这种方式写不免让人感觉生疏，在实际工作中，也很少用。
     * 不能通过 reflection attack 来调用私有构造方法。
     */
    @Test
    public void test6(){
        //获取唯一可用的对象
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            Singleton6 object1 = Singleton6.INSTANCE;
            log.info("{}",object1);
        },"thread_1");
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            Singleton6 object1 = Singleton6.INSTANCE;
            log.info("{}",object1);
        },"thread_2");

        thread1.start();
        thread2.start();

        try {
            Thread.sleep(1000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}